Четвертое поколение эвм 1974 – ……….
Н
овым
этапом для развития ЭВМ послужили
большие интегральные схемы (БИС).
Элементная база компьютеров четвертого
поколения это БИС. Стремительное развитие
электроники, позволило разместить на
одном кристалле тысячи полупроводников.
Такая миниатюризация привела к появлению
недорогих компьютеров. Небольшие ЭВМ
могли разместиться на одном письменном
столе. Именно в эти годы зародился термин
«Персональный компьютер». Исчезают
огромные дорогостоящие монстры. За
одним таким компьютером, через терминалы,
работало сразу несколько десятков
пользователей. Теперь. Один человек –
один компьютер. Машина стала, действительно
персональной.
Характеристики ЭВМ четвертого поколения
Мультипроцессорность
Языки высокого уровня
Компьютерные сети
Параллельная и последовательная обработка данных
П
ервым
мини-компьютером считают PDP-8 корпорации
DEC. Эта машина создавалась для управления
ядерным реактором. Но она стала популярна
на частных производственных предприятий
и в высших учебных заведениях. Ее массовый
выпуск начался 1965 году и к началу 70-х
количество этих ЭВМ превысило 100 000 штук.
Важный переход от мини-компьютеров к
микро-компьютерам, это создание
микропроцессора. Благодаря БИС стало
возможным разместить все основные
элементы центрального процессора на
одном кристалле. Первым микропроцессором
стал Intel-4004 созданный 1971 г.
Он содержал в себе более двух тысяч полупроводников, которые разместились на одной подложке. В одной интегральной схеме разместились арифметическое - логическое устройство и управляющее устройство .
О
дним
из первых персональных компьютеров
четвертого поколения считается
Altair-8800. Созданный на базе микропроцессора
Intel-8080. Его появление стимулировало рост
периферийных устройств, компиляторов
высокого уровня.
256 byte память (не Kilobytes или Megabytes)
2 MHz Intel 8080 chips Цена $395 - $495.
Ч
то
же получали пользователи за свои кровные
397 долларов? Как ни странно, почти ничего.
Комплект представлял из себя просто
кучу деталей и ящик для корпуса.
Пользователям приходилось самостоятельно
паять и тестировать собранные узлы, а
если сборка завершалась успешно, они
становились программистами и создавали
программы для своего Альтаира на машинном
языке, то есть с помощью нулей и единиц.
В компьютере не было ни клавиатуры, ни
дисплея, ни долговременой памяти. Весь
объём ОЗУ составлял 256 байт. Программы
вводились переключением тумблеров на
передней панели, а результаты считывались
со светодиодных индикаторов. И, тем не
менее, люди любили свои Альтаиры, ведь
это были настоящие персональные
компьютеры.
К
онечно,
8080 был настоящим процессором, хотя и
миниатюрным и позволял большее. Робертс
предусмотрительно оснастил Альтаир
шиной расширения S-100, и новые устройства,
расширяющие возможности системы, не
замедлили появиться. Появились платы
расширения памяти, телетайпный ввод,
устройства работы с перфолентой и т.д.
Однако писать программы с помощью нулей
и единиц могли только большие энтузиасты.
Чтобы компьютер оказался действительно
полезным многим людям, требовался язык
более высокого уровня. И в этот момент
судьба свела Робертса с двумя приятелями
- Билом Гейтсом и Полом Алленом, которые
утверждали, что у них есть то, что он
ищет, а именно, язык Basic для Альтаира.
Последствия этой встречи весь мир
ощущает до сих пор :-). Робертс согласился
работать со свежеиспечённой фирмой
"Micro-soft" (именно через дефис) и
перфоленты с Бейсиком стали продаваться
по 150 долларов
Интегральные схемы можно классифицировать по количеству элементов размещенных на одном кристалле:
ПИС – (Простые интегральные схемы) до 10 элементов
МИС – (Малые интегральные схемы) до 100 элементов
СИС – (Средние интегральные схемы) до 1 000 элементов
БИС – (Большие интегральные схемы) до 10 000 элементов
СБИС – (Сверхбольшие интегральные схемы) до 1 000 000 элементов
УБИС – (Ультрабольшие интегральные схемы) до 1 000 000 000 элементов
ГБИС – (Гигабольшие интегральные схемы) свыше 1 000 000 000 элементов
Большая интегральная схема – усовершенствованный потомок простой интегральной схемы. Которая являлась одним из основных элементов предыдущего поколения. Большой, ее называют, не потому что интегральная схема большая, а потому что в ней высокая степень интеграции. Процесс изготовления БИС выглядит следующим образом. Над кристаллом наносится светочувствительный слой фоторезист. Который в дальнейшем засвечивается над шаблоном. После этого негатив проявляют. Удаляют те области которые засвечены. В образовавшиеся пробелы фоторезиста вводят примеси. После отжига кристалла проводят аналогичные операции используя при этом разные фотошаблоны. Каждый шаблон отвечает за образование определенной группы элементов интегральной схемы. В заключительной стадии изготовления БИС применяются фотошаблоны, которые формируют алюминиевые дорожки для соединения цепей сложной конфигурации. БИС стали одними из первых продуктов электроники которые выпускаются только серийно. В дальнейшем стали выпускаться программно-управляемые БИС. Функции такой схемы меняются в зависимости от программы, которая тоже напыляется на отдельном кристалле. Данная БИС состоит из операционной части и программы. Ввод программы в БИС, настраивает ее на определенный класс задач. Одна и та же интегральная схема может работать и как арифметическое устройство и как управляющее устройство. Применение БИС дало резкое улучшение основных показателей скорости работы и надежности. Такая высокая степень интеграции, привела к уменьшению числа монтажных операций, уменьшила количество внешних соединений, которые изначально не надежные. Это очень способствовало уменьшению размеров, стоимости и повышению надежности. Однако появление БИС привело и к появлению проблем. Одна из главных это проблема теплоотвода. Чем выше степень интеграции схемы тем выше тепловыделение. Требуется постоянное охлаждение, без которого интегральная схема перегреться и сгорит. Существует также проблемы: межсоединений элементов, контроля параметров. Большие интегральные схемы уже начали применять в третьем поколении. Пример System/360.Проводя исследования удалось создать модели интегральных схем. Которые работают со скоростью в несколько миллиардов операций в секунду. При создании опытных образцов выяснилось, что невозможно пустить их в серийное производство. Оказывается при современном развитии техники достижение таких скоростей невозможно вообще. И проблема не в инженерных решениях. А в необходимости достижения абсолютно чистых химических материалах, однородности кристалла, стабильных температурных режимах. Взаимодействие электрических полей внутри кристалла. Кроме изменения технической базы четвертого поколения ЭВМ, изменилось и направление создания этих машин. Они проектировались с расчетом на применение языков программирования высокого уровня, многие на аппаратном уровне были спроектированы под определенные операционные системы. Один из самых популярных компьютеров четвертого поколения это IBM System/370. Который в отличии от своего предшественника третьего поколения System/360, имел более мощную систему микрокоманд и большие возможности низкоуровневого программирования. В машинах серии System/370 программно была реализована виртуальная память. Когда часть дискового пространства отводилась для использования хранения временных данных. Тем самым эмулировалась оперативная память. У конечного пользователя создавалась впечатление, что ресурсов у машины больше чем есть на самом деле.